嵌入式pc(嵌入式计算机与个人PC的区别)

现在物联网、AI、5G的发展都离不开嵌入式系统。它就像一个乐高拼图，只要你能“玩”，就会出现意想不到的表现。那么到底什么是嵌入式系统呢？给大家科普一下吧。

要了解它的构成，首先要知道它是怎么生长的。

第一个微处理器诞生于20世纪70年代初。那是英特尔推出的4004CPU，4位微处理器，10微米工艺，成立三年。如今，嵌入式系统的发展已经有50年的历史，经历了四个阶段:

第一，没有操作系统阶段

基于最初的单片机，大多以可编程控制器的形式出现。这期间一般没有操作系统的相关支持，只通过汇编语言直接控制系统。当然，相关操作完成后，内存会被清除。

主要特点是:系统机制和功能比较单一，处理效率低，存储容量小，几乎没有用户界面。由于上述特点，在工业领域得到了广泛的认可。

第二，简单操作系统阶段

高可靠性低功耗嵌入式CPU。

特点:嵌入式操作系统相对简单，但具有一定的初始兼容性和扩展性，在控制系统负载和监控应用程序运行方面起到一定的作用。

第三，实时操作系统阶段

在数字通信和信息家电的巨大需求驱动下，随着硬件实时性要求的提高，嵌入式系统的软件规模也在不断扩大，操作系统的实现在这一时期有了很大的提高。

特点:它可以运行在不同类型的微处理器上，具有高度的模块化和可扩展性，从而使应用软件的开发更加容易。

四。面向互联网的阶段

嵌入式设备与互联网的完美结合才是嵌入式技术真正的未来。在这个信息时代和数字时代，它为嵌入式系统的发展带来了巨大的机遇，也对嵌入式系统提供商提出了新的挑战。

嵌入式系统组成:麻雀虽小，五脏俱全。

根据书籍的定义，嵌入式是指将软件直接刻录到硬件中，而不是安装在外部存储介质上。IEEE(美国电气与电子工程师协会)对嵌入式系统的定义是:“嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪的专用计算机系统。适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等要求严格的场合。”

以应用为中心的嵌入式系统有明确的实际用途。基于计算机技术，说明它其实是一种特殊的计算机。软硬件可裁剪，说明其具有很强的灵活性和定制能力。

“专用”对于专用计算机系统意味着什么。首先，“通用”是指我们常用的个人PC、笔记本电脑、数据中心服务器可以用于多种用途，即“通用计算机系统”。那么嵌入式系统应用于哪些「特殊」的方向呢？

贴近生活的嵌入式产品，如智能手机、智能冰箱、电梯、车载导航等。；再比如一些高大上的产品，比如谷歌眼镜、数字电视、智能医疗、智能手表。当然还有很多很多。

嵌入式系统是以CPU为核心，通过总线连接的多模块系统:

嵌入式系统大致可以分为:

硬件系统

夹层

软件系统

应用层

该图涵盖了嵌入式系统的基本组件:

硬件层包括嵌入式处理器、存储器、模拟电路、电源、接口控制器、连接器等。

其核心是嵌入式微处理器。

嵌入式微处理器与通用CPU的最大区别在于，嵌入式微处理器大多工作在专门为特定用户群设计的系统中。它将许多由板卡完成的通用CPU的任务集成到芯片中，有利于嵌入式系统在设计上的小型化，同时也具有较高的效率和可靠性。

嵌入式微处理器的架构可以采用冯诺依曼架构，也可以采用哈佛架构。指令系统可以选择RISC和CISC。RISC是目前最火的。这种架构只包含最有用的指令，保证了数据通道能够快速执行每条指令，从而提高了执行效率，使CPU硬件结构设计更加简单。嵌入式微处理器具有不同的体系结构，即使在同一体系结构中，它们也可能具有不同的时钟频率和数据总线宽度，或者集成不同的外设和接口。目前世界上的嵌入式微处理器有1000多种，架构有30多个系列，其中主流架构有arm、MIPS、PowerPC、X86和SH等。

在嵌入式领域，arm架构处理器占据半壁江山，但不生产任何处理器，只提供IP。

嵌入式微处理器具有以下特征:

1)支持实时多任务的能力强，可以完成多任务，中断响应时间短，从而将内部代码和实时内核的执行时间降到最低。

2)具有强大的存储区域保护功能。这是因为嵌入式系统的软件结构已经模块化，为了避免软件模块之间的错误交叉动作，需要设计强大的存储区保护功能，这也有利于软件诊断。

3)可扩展的处理器结构，可以最快地开发出应用性能最高的嵌入式微处理器。

4)嵌入式微处理器必须具有非常低的功耗，特别是用于便携式无线和移动计算及通信设备的电池供电的嵌入式系统，功耗只有mW甚至μW级。

你把MCU和嵌入式处理器搞混了吗？

还有嵌入式微控制器MCU，集成了ROM/RAM、总线逻辑、定时器/计数器、看门狗、I/O、串口、A/D、D/A、FLASH等。典型的例子有8051、8096、C8051F等。

其实MCU就是所谓的单片机。单片机集成了CPU、存储器、定时计数器、I/O接口电路等。在单片上，由于体积小，功耗低，称为单片机。单片机由于体积小，可以植入任何微小的设备和仪器中，被广泛用作这些微小设备和仪器的控制器，所以单片机也可以称为嵌入式微控制器。

典型产品:51单片机、STM32

嵌入式系统是一个大类，单片机是其重要的子类之一。嵌入式系统就像一台完整的电脑，而单片机更像一台没有外设的电脑。现在各种硬件功能都可以做成单片机。所以嵌入式系统和MCU的硬件差异越来越小，分界线越来越模糊。

MCU和嵌入式处理器的最大区别

MCU的内存空和嵌入式处理器不是一个级别的。MCU的内存通常只有几K大小，受外设限制不太可能大范围增加外设嵌入式多媒体控制器emmc。嵌入式处理器通常有几百兆的RAM，巨大的差异使得MCU几乎不可能像嵌入式处理器一样运行操作系统。连TCP/IP协议栈和USB协议栈都不能运行。一些高端的单片机，比如ST的STM32系列，也许可以运行一些轻量级的系统os和嵌入式网络协议栈，比如IwIP协议栈。

另外，嵌入式处理器丰富而强大的性能决定了它可以完成更多单片机无法完成的应用，如网络通信功能、视频传输和处理功能等。当外设存储增加时，嵌入式处理器可以轻松运行各种Linux系统和图形GUI界面。

其他部分

内存:嵌入式系统需要内存来存储和执行代码。包括高速缓存、主存储器(ROM和RAM)和辅助存储器。

嵌入式硬件设备:串口、以太网接口、USB、音频接口、液晶屏、摄像头等。

此外，还有专门用于信号处理的嵌入式DSP处理器(数字信号处理器)和嵌入式片上系统(SoC)。

下图是一个嵌入式系统的真实例子:

中间左上角是CPU，中间是RAM，然后是ROM，网卡，串口，电源等。可见嵌入式系统麻雀虽小，五脏俱全。

软件层

软件层很好理解。它是一种应用广泛的系统软件，由实时多任务操作系统(RTOS)、文件系统、图形用户界面、网络系统和通用组件模块组成。RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。有:嵌入式实时操作系统C/OS-II、嵌入式Linux、Windows、VxWorks等。，以及智能手机和平板电脑中使用的Android和iOS。

嵌入式中间层

所谓中间层是软件层和硬件层之间的接口层，也称为硬件抽象层(HAL)或板级支持包(BSP)。它把上层软件和下层硬件分开，使系统的下层驱动与硬件无关。上层软件开发者可以根据BSP层提供的接口进行开发，而不用关心下层硬件的具体情况。